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ISSN : 2288-0992(Print)
ISSN : 2288-100X(Online)
Protected Horticulture and Plant Factory Vol.28 No.2 pp.150-157
DOI : https://doi.org/10.12791/KSBEC.2019.28.2.150

Micrometeorology Analysis of Pear Orchard with Anti-insect Nets for Non-bagged Cultivation

Seok-cheol Yu1, Jin-ho Choi2*, Han-chan Lee2, Ug-young Lee2
1Disaster Prevention Division, Department of Agricultural Engineering, National Institute of Agricultural Sciences
2Pear Research Institute, National Institute of Horticultural and Herbal Science
Corresponding author: pearchoi@korea.kr
December 10, 2018 February 15, 2019 April 12, 2019

Abstract


This study was carried out to investigate at the micrometeorology change of the orchard according to the net installation. Two weather stations were installed at the inside of the anti-insect nets(2 mm, 4 mm), one was installed at the outside(control). They were observed the temperature, humidity, wind speed and solar radiation from April to September 2018. Daily mean temperature at the experimental group was higher than control group by 0.2°C. Daily mean humidity at the experimental group was higher than control group by 3.5 to 4.7%. Daily mean the solar radiation at the experimental group(2 mm) was lower than control group by 50%. The wind speed was decreased from 12% to 50% of the external wind speed at 4 mm, and from 25% to 59% at 2 mm.



망 시설 유무에 따른 배 과원의 미기상 분석

유 석철1, 최 진호2*, 이 한찬2, 이 욱용2
1국립농업과학원 농업공학부 재해예방공학과
2국립원예특작과학원 배연구소

초록


    Rural Development Administration
    PJ01187901

    서 론

    과실의 크기와 품질 등은 소비자의 구매 욕구에 직접적 인 영향을 주기 때문에, 배 재배농가는 상품성이 높은 배 를 생산하기 위해 병해충 방제, 동녹 방지 및 껍질의 색을 좋게 하기 위하여 봉지 씌우기를 하고 있다. 배의 봉지를 씌우는 작업은 10a 당 23 시간(10a당 전체 배 재배의 노동 시간 176 시간의 약 16%)(Yim 등, 2017)의 노동시간이 필 요하나 봉지를 씌우는 시기가 열매솎기 등 다른 농작업과 겹치고 농가인구 감소와 노령화로 인한 농촌 노동력 부족 으로 인해 봉지 씌우는 시기가 늦어지고 있다. 이와 같은 문제를 해결하고자 배 과수원에 망 시설을 설치하여 망 종 류별 기상재해와 해충피해 경감 효과를 구명하는 연구가 수행된 바 있다(Yeom 등, 2011). 최근에 비가림 시설과 같 은 간이시설 재배형태가 고품질 과실 생산, 열과 감소 및 병해충에 의한 피해가 적어 친환경적인 재배법으로 자리 잡으면서 재배면적이 급격히 증가하고 있으며(Nam 등, 2013), 기상재해와 해충에 의한 배 과실 피해를 경감하고 자 Yeom 등(2011)은 격자 크기가 2, 4, 6mm의 망을 사용 하였고 과실특성조사, 병해충 및 기상장해 조사 등을 수행 하였다. 그 결과 심식나방 등의 해충 피해가 감소하여 방 제 횟수와 비용을 줄일 수 있다고 보고하였다. 하지만 미 기상 데이터는 온도만을 수집·분석하여 과실의 생육에 미 치는 영향을 구명하기에는 다소 부족함이 있었다.

    또한 과수는 대부분 노지에서 재배되고 있어 재배기간 중 고온, 가뭄, 강풍 등의 이상기상 발생 여부에 의해 작황이 크게 좌우되기도 한다(Yu 등, 2014). 기상청 통 계를 보면 우리나라에 영향을 준 태풍빈도는 연평균 3.1 회로 과실의 성숙기에 해당하는 7월에서 9월에 집중되 어있다(Yeom 등, 2011). 바람의 피해는 작물의 생육기에 따라 다르다. 전엽기에는 어린잎에 상처를 주어 초기생 육을 더디게 하고, 결실을 나쁘게 한다. 생육기에는 잎 의 증산작용을 과도하게 하여 건조해를 입게 하며 다른 조직과의 마찰에 의해 상처를 입고 낙엽을 유발하기도 한다(Yim 등, 2014). Han 등(2013)은 ‘신고’ 배의 경우 만개 40일 이후 과실 생장에 있어 일조시수에 따라 과 실비대가 잘 이루어지지 않는 것으로 보고한 바 있고, Kim과 Kim(2014)은 사과의 경우 3월 평균기온이 1°C 상승하면 단수가 평균적으로 121kg/10a 증가하고, 9월 평균최저기온이 1°C 상승하면 77kg/10a 증가할 것으로 예측하였다. 따라서 망 설치시 망 내부 환경 변화에 대 한 영향을 고려하여야 한다. Yeom 등(2011)은 방풍망 시설을 이용하여 기상재해 경감 및 망 피복이 과수의 수체 생육에 어떠한 영향을 미치는지 연구하였으며, 망 피복에 의한 일조환경의 변화를 조사한 결과, 격자 크기 가 각각 6mm, 4mm, 2mm인 망 피복에서의 투광률이 각각 90%, 85% 및 81%로 격자 크기가 작을수록 투광 률이 낮아지는 경향을 보인다고 보고하였다. Shim 등 (2013)은 방풍망이 설치된 사과원에서 약 1년간 수집한 기상자료를 토대로 풍속저감 효과 및 과실의 생육에 영 향을 미치는 온도, 습도 등을 분석하였다. 그 결과 방풍 망 내부는 외부보다 일 평균기온이 0.1~0.2°C 낮고 습도 는 0.7~1.7% 높게 나타났으며, 풍속은 10% 이상 감소 되는 것으로 보고하였다. 방풍망은 풍속을 저감하기 위 해 측면에만 설치되는 것으로 해충 방제가 주목적인 방 충망 시설은 측면뿐만 아니라 나무 위쪽에도 망이 설치 된다. 최근 폭염이나 이상저온이 빈번하게 발생하고 있 는바 망 시설 설치에 따른 환경변화의 관측이 필요하지 만 이에 대한 연구는 미흡한 편이다. 방충망 설치가 배 의 생육에 어떠한 영향을 미치는 지를 분석하기 위해서 는 망 시설 내부의 미기상 분석이 필요하다.

    따라서, 본 연구는 방충망 시설이 배 생육환경에 미치 는 영향을 구명하기 위한 기초자료를 제공하기 위하여 배 생육기간인 2018년 4월부터 9월까지 과원의 온도, 습 도, 풍속 및 일사량 등의 기상자료를 수집, 분석하였다.

    재료 및 방법

    1. 시험지역 선정 및 테스트베드 설치

    시험지역은 전남 나주시 금천면에 위치하는 국립원예특 작과학원 배연구소 내부의 15번 포장이다. 테스트베드에 UV 처리된 PE 소재의 백색 망(No.3001·4001, Pyunghwa Industry Co., Korea)이 설치되었으며, 심식나방류 같은 배 과원의 주요 해충크기를 고려하여 2mm(B)와 4mm(C)의 망 격자가 사용되었다. 배 과원의 품종은 신고이며 재식거 리는 약 6.5m × 3m이고, 재식시기는 2000년이다. 또한 같은 품종과 비슷한 수세이며 지형적 위치와 주풍향을 고 려하여 관행식 봉지 재배를 실시하고 있는 배 과원이 대 조구로 선정되었다(Fig. 1a). 풍향 데이터는 배연구소 내부 에 위치한 자동 기상관측장비(AWS)의 데이터를 수집 및 제공하는 농업기상정보서비스에서 데이터를 제공받아 16 방위로 구분하고 wind rose map으로 분석하였다. 방충망 설치 높이는 신초의 생장과 농작업을 고려하여 4.5m로 하 였다(Fig. 1b). 그리고 망 시설(B, C)의 크기는 약 990m2 (25m × 36m)의 크기이고 시험포장 사방과 천장을 완전히 둘러싸는 형태로 설치하였다.

    2. 방충망 시설의 미기상 측정

    방충망의 설치 유무에 따른 과원 내의 미기상 측정을 위하여 실험구(망 피복)와 대조구(관행)에 각각 관측시스 템을 설치하였으며, 온·습도, 일사량 및 풍속 센서 (HOBO, Onset, USA)의 사양과 외관은 Table 1과 Fig. 2와 같다. 관측시스템은 바닥으로부터 3.3m 높이에 설치 되었으며, 이는 과수의 가지나 잎에 의한 영향을 줄이기 위함이다. 관측기간은 2018년 4월 17일부터 9월 10일까 지이며, 데이터로거(U30-NRC, Onset, USA)의 데이터 로깅과 저장 간격은 각각 10초와 10분으로 설정하였다. 미기상의 분석은 측정 항목의 특성에 따라 분석할 기간 을 다르게 정하였다. 망 시설의 온도와 습도의 차이를 파악하기 위해 각각 일 최대와 최소, 평균으로 분석하였 다. 또한 온도 및 습도의 차이는 봄철 야간의 복사냉각 이 심한 기상조건에서 발생하고, 일몰 후 야간이 시작되 면 온도의 냉각은 급격히 진행되며 그 후에 점진적으로 낮아진다(Bogren and Gustavsson, 1991)는 연구 결과를 바탕으로 4월과 5월의 오후 7시~오전 12시 사이의 대조 구와 실험구를 분석하였으며 새벽시간은 습도가 100%로 나타나 분석에서 제외하였다. 그리고 망 시설 내부와 외 부의 수분부족분(Humidity deficit, HD)을 분석하였는데 수분부족분(HD, g/cm3)은 시설 내부 온도에 대비한 포 화수증기량에서 현시점의 시설 내부 절대수증기량을 제 외한 값으로 시설내부의 습도관리, 병해충 관리 등에 있 어서 중요한 지표중 하나이다(Körner and Challa, 2013). 일사량은 1년 중 가장 강한 여름철 중 8월 1일부터 15 일까지의 일 평균값을 사용하였다. 풍속의 저감 효과를 분석하기 위해 제19호 태풍 솔릭(Soulik)이 우리나라에 영향을 미친 기간인 8월 21일부터 24일까지의 대조구와 실험구의 풍속 데이터를 10분간 평균풍속으로 분석하였 으며 낙과는 태풍(‘Soulik’)이 도래한 후 실험구와 대조 구에서 발생한 과실의 낙과율을 조사하였다.

    결과 및 고찰

    1. 온도 및 습도 특성

    일 최고온도(Fig. 3), 일 최저온도(Fig. 4)의 평균은 각 각 4mm의 경우 30.2°C, 18.2°C이며, 2 mm는 30.5°C, 18.1°C, 대조구는 30.3°C, 18.1°C로 조사되었다. 또한 일 평균온도(Fig. 5)는 4mm의 경우 23.5°C, 2mm는 23.7°C, 대조구에서는 23.5°C로 조사되었다. 망 시설 내 부는 온도상승과 약풍역에서 저온 효과를 나타난다 (Shim 등, 2013)고 했는데, 본 연구에서는 일 최고 및 일 최저온도에서 뚜렷한 차이를 발견할 수는 없었다. 하 지만 최근 잦은 이상기상(서리, 폭염 등)발생으로 망 시 설 설치 시 이상기상 저감 효과 등의 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

    일 최고습도(Fig. 6), 일 최저습도(Fig. 7)의 평균은 각 각 4mm의 경우 97.9%, 56.4%이며, 2mm는 98.4%, 57.8%, 대조구는 91.3%, 55.3%로 조사되었다. 또한 일 평균습도(Fig. 8)는 4mm의 경우 81%, 2mm는 82.2%, 대 조구에서는 77.5%로 조사되었다. 같은 기간 동안 망이 피복된 실험구에서 대조구보다 일 최고습도는 7.1~6.6% 높았으며, 일 최저습도는 1.1~2.5% 높게 나타났다. 따라 서 방충망을 설치할 경우 망 시설 내부의 습도를 다소 높이는 효과가 있는 것으로 보이며 이는 병해충 발생 원인으로 작용할 것으로 판단된다.

    2018년 4월 18일에서 5월 23일까지의 오후 7시~오전 12시까지 온도와 습도를 분석한 결과를 Fig. 9에 나타내 었다. 망의 유동저항으로 시설 내부 열·유동분포에 영향 을 받아(Yum과 Kang, 2013) 망 내·외부에서의 실제 체 감온도는 다소 차이가 발생할 것으로 보인다. 망 피복으 로 인한 온도 차이는 망 시설 내부인 실험구가 대조구 보다 0.3~0.5°C 높은 것으로 분석되었으며, 습도 차이는 실험구의 평균습도가 0.6~0.9%으로 큰 변화가 없는 것 으로 판단된다. 또한 일 평균 수분부족분(Daily mean humidity deficit, g/m3)을 보면 비슷한 경향을 보이다가 고온 다습한 여름철 때 실험구 대비 대조구에서 수분부 족분이 증가하는 경향이 나타났으며(Fig. 10) 일 평균 수분부족분이 2mm에서는 3.87g/m3, 4mm는 4.15g/m3, 대조구는 4.96g/m3로 망 피복으로 인한 영향이 적은 곳 에서 수분부족분이 높게 나타났다. 특히 과실 비대기인 7~9월에 차이가 크게 발생하는 것은 생육이 진행되면서 엽면적 증가로 인한 증산량과 과실의 크기를 증가시키기 위한 것(Jeong 등, 2009)으로 판단된다.

    2. 일사량 특성

    대조구와 실험구의 일 평균일사량을 조사한 결과 Fig. 11에 나타난 바와 같이 망이 설치되지 않은 대조구에서 일사 투과율이 최대 50%까지 높게 나타났다. Yum 등 (2011)은 망을 피복한 후 정상 화아율이 2mm에서 59.2%, 4mm에서 69.0%, 무피복구에서 71.2%를 나타났 다고 보고한 바 있다. 따라서 격자 크기가 2mm일 때는 일사 투과율이 현저하게 떨어져서 과실 생육에 큰 영향 을 미칠 것으로 판단된다. 다만, 최악의 폭염으로 기록 된 2018년 여름철에 망 시설을 이용한 적당한 차광으로 폭염에 대비한 농가도 있어 망 시설의 차광 효과로 높 은 온도를 떨어뜨리고 강한 햇빛을 분산시켜 일소 피해 경감은 물론 착색을 증진시키는 효과를 얻을 수 있을 것으로 사료된다.

    3. 풍향 및 풍속 특성

    관측기간 동안(4월~9월) 풍향의 구성비는 326~348° 범위에서는 16%, 349~11° 범위에서는 21%, 11~33° 범 위에서는 12%로 나타났다(Fig. 12). 따라서 주풍향은 북 풍계열이면서 기간이 경과함에 따라 주풍향의 이동은 크 게 발생하지 않았으며 큰 변화가 없는 것으로 판단된다.

    우리나라의 내륙은 태풍으로 인한 강한 바람이나 지형 조건 등으로 인한 국지풍을 제외하면 평균풍속이 4m/s 미만으로 낮다. 이는 망 시설의 내·외부에서의 풍속을 비 교하기 적당하지 않다고 판단하여, 제19호 태풍 솔릭이 우리나라에 영향을 준 기간(2018. 8. 21.~2018. 8. 24.)의 풍속 데이터를 수집하여 대조구와 실험구의 풍속을 비교 하였다. 대조구 즉 망 시설 외부에서 측정된 풍속을 1~11m/s의 10구간으로 나누어 평균한 값과 그에 해당하 는 망 시설 내부에서의 풍속의 평균값을 비교하여 Fig. 13와 Table 2에 나타냈다. 그 결과 4mm인 경우 외부풍 속 대비 최소 약 12%부터 최대 50%까지 풍속이 감소하 였으며, 2mm인 경우 약 25%~59%의 풍속 감소율을 보 이고 있다. 그리고 저 풍속일 경우보다는 7m/s 이상의 고 풍속일 때 풍속 감소율이 더 커지는 것으로 나타났다.

    Fig. 14에 나타난 바와 같이 태풍으로 인한 낙과율이 대조구에 비해 실험구에서 60% 이상 감소하였다. 따라 서 방충망으로 인한 풍속 저감 효과는 과실의 낙과방지 에도 크게 도움이 되는 것을 알 수 있다.

    적 요

    본 연구는 방충망 시설이 생육환경에 미치는 영향을 구명하기 위한 기초자료로 활용되도록 무봉지 재배를 위 한 망 시설 테스트베드를 설치하고 온도, 습도, 풍속 및 일사량을 수집한 기상자료를 분석하여 망 시설 내·외부 의 미기상 특성을 확인하고자 하였으며, 기상자료를 분 석한 결과는 다음과 같다. 온도와 습도의 경우 망의 피 복 여부에 따라 0.2°C, 3.5~4.7%의 차이가 발생하였으며 실험구 대비 대조구에서 수분부족분이 증가하는 경향을 보였다. 외부와 망 시설 내부에서 일사 투과율은 격자 크기에 따라 큰 차이를 나타냈다. 특히 격자 크기가 2mm인 경우 외부와의 일사 투과율이 최대 50%정도까 지 감소하는 것으로 나타났으며, 이는 과실 생육에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 격자 크기 선택에 있어서 고려해야할 요소로 판단된다. 태풍 솔릭 내습시의 망 시 설 내?외부의 풍속을 비교한 결과, 7 m/s이상의 고풍속 일 때 격자 크기가 4 mm 망 시설은 40% 이상, 2 mm 의 경우 50% 이상의 풍속 감소율을 보였다. 또한 풍속 저감 효과로 인한 낙과 피해도 현저하게 감소하는 것으 로 나타났다. 이러한 연구결과는 망 피복에 따른 과수의 생육환경에 미치는 영향과 최근에 잦은 이상기상 발생으 로 망 시설을 적용한 이상기상 피해저감 효과 등의 기 초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

    추가 주제어 : 습도, 온도, 일사투과율, 풍속, 해충방제

    사 사

    본 연구는 농촌진흥청 연구개발사업(과제번호: PJ0118 7901)의 지원에 의해 이루어진 것임.

    Figure

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    Locations of 3 weather stations and anti-insect net.

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    Meteorological measuring sensor.

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    Daily maximum temperature around the control(bagged) and experimental(non-bagged).

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    Daily minimum temperature around the control and experimental.

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    Daily average temperature around the control and experimental.

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    Daily maximum relative humidity around the control and experimental.

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    Daily minimum relative humidity around the control and experimental.

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    Daily average relative humidity around the control and experimental.

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    Averaged temperature and relative humidity around the control and experimental from 7pm to 12am.

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    Comparison of daily mean humidity deficit(HD) the control and experimental.

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    Averaged solar radiation from 1 pm to 3 pm.

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    Monthly wind-rose map.

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    Comparison of wind speed inside and outside when typhoon ‘Soulik’ came.

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    Fruit drop rate caused by typhoon ‘Soulik’.

    Table

    Specifications of the meteorological measuring sensor.

    Comparison of wind speed inside and outside when the typhoon ‘Soulik’ came.

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